位错理论模型在西安市地面形变研究中的应用

地裂缝和地面沉降是西安市产生地面形变的主要表现形式,也是主要的地质灾害之一。地面沉降及差异性沉降造成地面倾斜与变形,引起建筑物的沉降和倾斜;地裂缝的不断活动,使得地裂缝周围的地质体发生位移,产生局部形变场和应力场,它们使建筑物的地基和基础产生均匀或不均匀沉降、拉裂和错开,从而引起上部建筑物裂开、错开和坍塌,造成地下洞室、路基、管道变形或剪断。对西安市地面形变研究有助于为今后城市规划建设与防灾减灾提供更加科学的决策依据。 本文以西安市地裂缝为背景,分析了西安市的地质构造背景,总结了西安市的地面形变特征和引起西安市地面形变的各种原因;介绍了位错的理论的发展历史和现今比较流行的Okada位错理论模型的基本理论和应用原理;再综合西安市的地质地理环境,提出应用Okada位错理论对分布在西安市的11条主要地裂缝引起的形变场进行研究,通过运用C语言进行程序设计,对地裂缝产生的三维形变场进行模拟,将计算结果结合该区域的地理位置和主要城市地点运用Surfer得到该区域的水平形变模拟场与地面沉降模拟图,取得了较好的结果;最后从动力学观点分析西安市地面沉降特征,研究分析得到的主要结果为: 1.西安地区以城墙为界,沉降特征总体呈现为:南郊大,北郊小;东郊大,西郊小;城外大,城内小。 2.西安市水平形变受区域构造断裂影响呈现以拉张为主,且在地裂缝两侧成反对称分布,离裂缝距离愈远,影响愈小。 3.西安市地裂缝活动与地面沉降关系紧密,沉降越大,相应的地裂缝活动越强。 上述观点与现实的特征情况表现出较好的一致性,证明了位错理论模型在西安市地面形变模拟应用中的可行性。